Fizika - plinska enačba

Še zadnji test v petek, lepo bi prosil za postopke naslednjih nalog:

2.) V zaprti posodi je zrak pod tlakom 1,5bar in temperaturo 170C . Kolikšna je končna temperatura in kolikšen je končni tlak zraka v posodi, če ji dovedemo 10kJ energije?
[ m = 0,45kg, T = 321K , p2 = 1,7bar ]

15.) Kompot konzerviramo v stekleni posodi (kozarcu ) z osnovno ploskvijo 60 cm2 in višino 13 cm. Posodo napolnimo z vodo do višine 10 cm in nato segrejemo na 75OC ter zatesnimo s pokrovom. Nato pustimo, da se vsebina ohladi. Izračunaj silo, s katero pokrov pritiska na posodo, ko je temperatura kompota ohlajena na 17OC ?
Ob tem upoštevaj, da je pri 75OC v kozarcu mešanica pare in zraka in da je delni tlak pare 0,4 bara, zraka pa 0,6 bara. Pri 170C ohlajenem kompotu pa se vsa para utekočini in ostane v kozarcu samo zrak. Zunanji tlak zraka je 1 bar.
[ F = Fpare + Fzraka = 240 + 60 = 300N ]

19.) Plinski termometer naredimo tako, da je dolžina stopinje na skali enaka 1 cm. Temperatura plina je 200C , presek cevke je 1mm2. Kolikšna mora biti prostornina plina , da termometer kaže prav?
[ V = 3 cm3]

21.) V kopalni kadi je 50 l hladne vode temperature 200C. Koliko litrov vroče vode s temperaturo 800C moramo doliti, da se voda v kadi segreje na 400C ? cv= 1,2 Wh/(kg.K)
[ m = 25kg ]

Imam občutek, da moraš povsod kjer so navedene temperature zadnjo 0 izpustit, saj predstavlja mali krogec, ki označuje stopinje.

200C torej beri 20 stopinj Celzija..

lp

1. naloga

Volumen je konstanten (zaprta posoda), zato gre za izohoren proces. Velja enačba p₁/T₁=p₂/T₂

Spremembo notranje energije za izohoren proces podaja enačba dU=C_vdT
Poznati moramo še C_v. c_v za idealen plin je 3/2*R [J/molK], ker pa imamo več kot en mol plina (0,45kg)
izračunamo to po enačbi n=m/M. M zraka je cca 28g/mol. C_v za našo količino plina torej znaša c_v*n.

Končna enačba zgleda takole dU/(C_v*m/M)=dT=49,9K
Spremembo tlaka pa izračunamo po p₂=p₁*T₂/T₁=1,76 bar



2.naloga

dp=p_zun-p_not
dp=1bar-0,6bar pri 75C (348K) [šteje le tlak zraka, ker se vsa para utekočini]

p_not se po ohladitvi zmanjša, volumen je konstanten, ergo p₁/T₁=p₂/T₂
iz enačbe sledi, da je pri 17C(290K) p_not=0,5bar

Tako izračunaš, da je razlika v tlakih zunaj in znotraj posode 0,5 bar.
Potem je silo zelo lahko izračunati
F=p*S=0,5 bar * 60 cm²=300N



3.naloga

Proces poteka pri konstantnem tlaku v kapilari termometra, ergo izobaren proces. Velja enačba V₁/T₁=V₂/T₂

V₁=V₂*T₁/T₂
V₁=(V₁+S*l)*T₁/T₂
izraziš V₁
V₁=S*l*T₁/(T₂-T₁)
V₁=2,98 cm³



4.naloga

m₀=50 kg
T₀=298K
T₁=353K
T_z=313k

Q(prejeta)=Q(oddana)
m₀*c_v*(T_z-T₀)=m₁*c_v*(T₁-T_z)
izraziš m₁

m₁=m₀*(T_z-T₀)/(T₁-T_z)
m₁=18,75kg